Enigmática: esta estrela, emparelhada com um buraco negro, é ao mesmo tempo jovem e antiga.

Um par celestial único foi identificado a aproximadamente 3.800 anos-luz de distância, na constelação de Centauro. Designado Gaia BH2, este sistema combina uma gigante vermelha em rápida rotação com um companheiro invisível: um buraco negro. O par foi detectado pela primeira vez em 2023 pelo satélite Gaia da Agência Espacial Europeia , especializado em mapeamento estelar . Para investigar melhor essa descoberta, uma equipe recorreu ao satélite TESS da NASA, originalmente projetado para a busca de exoplanetas.

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A principal ferramenta para esta investigação foi o estudo de tremores estelares, oscilações que sacodem a superfície das estrelas. Assim como os sismólogos sondam o interior da Terra usando ondas sísmicas, os astrofísicos usam essas vibrações para sondar as camadas internas das estrelas (veja a explicação no final do artigo). O líder da equipe, Daniel Hey, do Instituto de Astronomia da Universidade do Havaí, indicou que essas oscilações estelares nos permitem compreender a estrutura interna de estrelas distantes.

A análise da composição da gigante vermelha revelou uma surpresa inicial. A estrela parece enriquecida em elementos pesados, uma característica típica de estrelas muito antigas. No entanto, sua idade, deduzida de suas pulsações, é de apenas cerca de 5 bilhões de anos. Em comparação, o nosso Sol, com 4,6 bilhões de anos, só entrará na fase de gigante vermelha daqui a 5 bilhões de anos. Essa combinação de juventude e composição química antiga é incomum e representa um enigma.

Outra peculiaridade intriga os pesquisadores: a velocidade de rotação da estrela. Observações feitas da Terra mostraram que ela completa uma rotação completa em 398 dias terrestres, uma taxa muito mais rápida do que a de gigantes vermelhas solitárias da mesma idade. Esse movimento rápido não pode ser explicado pela velocidade de rotação inicial da estrela em seu nascimento. Pode ser resultado de interações passadas, como uma fusão com outra estrela ou um período de troca de matéria com a estrela massiva que deu origem ao buraco negro.

O estudo também examinou outro sistema, Gaia BH3, localizado a apenas 2.000 anos-luz de distância. A estrela companheira deste buraco negro é pobre em elementos pesados, mas, contrariamente às expectativas, não exibe as oscilações estelares normalmente observadas neste tipo de estrela. A observação conjunta dos movimentos em Gaia BH2 e Gaia BH3 poderá lançar nova luz sobre a dinâmica de sistemas binários que abrigam buracos negros silenciosos.

Os cientistas planejam continuar monitorando Gaia BH2 com o satélite Gaia. O objetivo é capturar suas oscilações estelares com maior precisão, o que poderia fornecer uma confirmação definitiva de uma fusão estelar passada. Este trabalho abre uma nova janela para a história turbulenta de algumas estrelas emparelhadas com objetos compactos.

Sismologia estelar, uma janela para o coração das estrelas.

Os sismos estelares, ou oscilações estelares, são vibrações leves e periódicas que agitam a superfície das estrelas. São causados ​​por ondas de pressão e gravidade que se propagam pela estrela, de forma semelhante à propagação do som no ar. Ao medir a frequência e a amplitude dessas oscilações, os astrônomos podem deduzir propriedades internas como densidade, temperatura e composição química.

Essa técnica, chamada astrosismologia, funciona com um princípio similar ao da sismologia terrestre. Os diferentes modos de vibração reagem a variações na estrutura interna da estrela. Ao analisar esses sinais, torna-se possível determinar a idade, o tamanho e até mesmo o estágio de evolução de uma estrela — informações impossíveis de obter apenas observando sua luz.

Para o estudo de sistemas como o Gaia BH2, a astrosismologia é particularmente valiosa. Ela permite que os cientistas sondem a gigante vermelha apesar da presença perturbadora de um buraco negro companheiro. Os dados coletados pelo TESS oferecem uma visão direta dos processos que afetaram a estrela ao longo de sua vida, incluindo eventos violentos como fusões.

Este método transformou profundamente nossa compreensão da estrutura estelar e tem aplicações para muitos tipos de estrelas, desde anãs vermelhas até gigantes. Ele complementa perfeitamente outras técnicas de observação e continua sendo uma ferramenta importante para a compreensão da evolução de sistemas binários exóticos.

Estrelas jovens ricas em elementos pesados: um enigma cósmico

No modelo padrão de evolução estelar, a quantidade de elementos pesados, que os astrônomos chamam de "metais", em uma estrela geralmente está ligada à sua idade.

Uma estrela jovem, mas rica em metais, como a gigante vermelha BH2 da Gaia, é, portanto, uma anomalia. Sua composição química sugere uma estrela antiga, enquanto suas pulsações indicam relativa juventude. Essa discrepância sugere fortemente que a estrela não passou por uma evolução solitária e tranquila.

A explicação mais provável envolve transferência de massa ou uma fusão com outra estrela. A estrela pode ter absorvido uma grande quantidade de material rico em elementos pesados ​​de uma companheira, misturando suas composições.

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